神华集团内蒙古矿区煤中砷对周边生态环境的影响规律研究

我国是世界上砷中毒类型最全、危害最严重的国家。燃煤是环境中砷的主要来源之一。燃煤过程中砷的释放以及砷在环境中的长期积累是造成砷污染和砷危害的主要原因。本项目主要对神华集团内蒙古矿区煤中砷对周边生态环境的影响规律进行研究，主要研究内容有：对煤中砷赋存状态进行研究，检测不同赋存状态下煤中砷的含量；分析矿区周边水体、土壤中砷的含量，初步评估砷的污染范围及其迁移转化规律；建立土壤和水体中砷的迁移模拟实验模型，对砷的迁移规律进行研究，并对未来一段时间砷的污染状况变化做出预测；在研究区域选取植物样地，对砷在植物中的富集机制进行研究，对区域内受砷污染植物与对照区植物的生长状况进行比较，分析生物多样性的变化情况，利用生态物质循环规律分析砷对当地生态系统造成的影响及其危害，为煤中砷污染的有效控制与防治提供理论依据。

砷是煤中的微量元素，虽然含量低，但生物毒性显著，是对人体和生物毒害最大的重金属之一。砷在环境中不能被微生物降解，只能不断地扩散、转化、迁移和富集。因为砷污染的隐蔽性、不可逆性和长期性的特点，其对生态系统构成潜在的巨大威胁。我国是煤炭消费大国，煤炭开采、加工利用过程是自然界砷的重要来源。如何才能防止煤炭开采和利用过程中的砷污染，砷在环境系统中是如何迁移的，及其对矿区周边生态环境的影响规律如何，是我国目前亟待解决的重大课题。.为解决以上问题，本项目以典型矿区为研究背景，综合应用现场调研、室内试验、理论分析、物理模拟、数理统计分析等方法和手段，针对煤中砷对矿区周边生态环境的影响规律进行了深入系统的研究。通过仪器检测分析、化学逐级提取实验和数理统计分析方法得到了研究区煤中砷的含量及其赋存形态，掌握了煤中砷与其矿物组分的相关性，得知矿区煤中砷主要赋存于无机组分中。通过模拟煤的燃烧实验得到了煤中砷燃烧时的释放率和其在灰渣中的残留量，通过煤矸石的淋溶实验获得了煤矸石中砷的淋溶析出规律。从源头上弄清楚了煤中砷燃烧排放的去向与途径，为砷污染控制和预测提供了理论依据。对矿区土壤砷污染状况进行了调查和检测，重点研究了土壤中砷的赋存形态、生态有效性及其与土壤基本理化性能的相关性。模拟了煤矸石-土壤系统的淋溶过程，得到砷在土壤系统中的迁移规律是在垂直方向上由地表向下呈递减分布规律，水平方向上是距离矸石山越近，砷污染越严重。利用盆栽试验对土壤中的微生物进行驯化培养，通过测定不同砷浓度土壤的微生物数量、呼吸作用强度以及土壤酶活性，揭示了砷对土壤中微生物及土壤生物活性的影响特征。通过种植实验研究了土壤砷污染程度对植物的生态和生长发育的影响。结果表明，砷对植物的生长发育抑制效应显著，植物体内砷积累量都随着砷污染程度增加而增大，不同植物耐受砷的能力及其机理有明显的差异，找出了研究区砷的富集型植物、指示型植物和规避型植物。对萃取技术治理砷污染土壤的方法进行了研究，筛选出高效萃取剂并确定出最佳萃取条件。对研究区地表河流、矿井水、底泥沉积物进行系统采样分析的基础上，研究了矿区地表水体的水化学特征、砷的分布特征及其来源，底泥中砷的分布特征。.通过研究，基本上清楚了煤中砷的赋存状态、析出规律，砷在煤矸石-土壤系统中的迁移规律，砷对植物的生长发育抑制效应等问题，为矿区砷污染预测、防治提供了科学理论依据。